АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ [c.135]

Анализ и, синтез оптических систем [c.137]

Методы расчёта электронно- и ионно-оптических систем, позволяющие проводить всесторонний анализ параметров спроектированных приборов и установок, достигли такого уровня, что с нх помощью, с привлечением вычислит, средств и программного обеспечения, становится возможным решение проблемы синтеза создаваемых устройств—т. е. нахождения их конфигурации, др. данных, обеспечивающих реализацию заданных параметров при выполнении всех ограничит, условий (предельных габаритов, максимально допустимых напряжений, токов и т. п.). Переход от развития методов анализа электронно-и ионно-оптических систем к их синтезу станет одним из перспективных направлений развития и ИО в обозримом будущем. [c.549]

Основными методами анализа и синтеза когерентных оптических процессоров являются методы волновой оптики (в том числе и голографии) и методы теории связи. Основу этих методов составляет аппарат двумерного преобразования Фурье и теории линейных систем. [c.199]

Основным назначением любого канала (системы) связи является получение и воспроизведение информации, и фундаментальным параметром, который наиболее полно характеризует такую систему служит информационная емкость. Независимо от природы системы будь то электрическая, оптическая или электрооптическая система она предназначена для обработки информационного сигнала, кото рый может быть либо полностью детерминированным, либо стати стическим. В детерминированном случае сигнал обычно задается в виде ряда или интеграла Фурье, т. е. он является периодической или затухающей волной, величина которой точно определена для всех значений переменной (время или пространство). С другой стороны, статистические сигналы для любых значений независимой переменной (время или пространство) не принимают определенных значений, а нам известны лишь их вероятности. Анализ и синтез информационного содержания этих статистических сигналов, обычно называемых случайными , проводят статистическими или вероятностными методами. В сущности случайные сигналы в бесконечных пределах не имеют фурье-образов, и приходится обращаться к статистическому анализу. Статистические методы можно применять и к детерминированным сигналам, однако наиболее широкое применение они нашли в анализе случайных процессов. В оптике такие методы используются как основной аппарат в построении классической теории частичной когерентности, при анализе шумов зернистости фотографических материалов и исследовании когерентных оптических шумов, называемых спеклами . [c.83]

Программное обеспечение автоматизации проектирования в оптике. Из сказанного выше в гл. 1 нетрудно придти к заключению, что программное обеспечение автоматизированной системы проектирования оптических систем должно состоять из двух основных частей — системной и проблемной. Системная часть включает в себя диспетчер, организующий взаимодействие САПР с пользователями и выполнение их заказов в пакетном или диалоговом режимах путем вызова соответствующих проблемных программ, и банк данных, через который производится обмен информацией между пользователями и системой, а также между отдельными проблемными программами. Проблемная часть программного обеспечения состоит из библиотеки унифицированным образом организованных программ, выполняющих отдельные операции проектирования, рассмотренные выше, так называемых функции опальных блоков. Сюда входят, например, блоки трансляции с входного языка, блоки синтеза, анализа, оптимизации, отображения результатов и др. В свою очередь, функциональные блоки состоят из отдельных подпрограмм, решающих элементарные задачи как общематематического характера, т. е. проблемно-независимые (например, задачи линейной алгебры, численного интегрирования, оптимизации и другие), так и оптического характера — объектно-ориентированные (например, расчет луча через одну поверх- [c.15]

Автоматизированное проектирование оптических систем, как было показано в гл. 1, состоит из многократно повторяемых операций синтеза, анализа и оптимизации. Однако, когда говорят об автоматическом расчете оптических систем, часто имеют в виду только программы синтеза и оптимизации. [c.196]

На современном этапе разработки и конструирования одного из узловых приборов квантовой электроники, газового лазера можно говорить только о возможностях создания систем САПР. Система проектирования может быть реализована, в принципе, по той же схеме, которая приведена в п. 2.3 (рис. 2.6). Однако для создания реальной системы необходимо дальнейшее совершенствование всех звеньев этой схемы. Прежде всего это будет относиться к блоку Анализ , поскольку для построения реальной САПР газовых лазеров в нем должна осуществляться разработка и систематизация стандартной элементной базы, характерной для любого газового лазера, более глубокое изучение элементарных процессов и энергетического баланса в электрическом разряде, возможности изготовления сложных оптических элементов. Все это вместе взятое позволит уже на этапе анализа сводить к хорошо изученным модельным представлениям практически любую задачу синтеза в САПР газовых лазеров. В качестве примера решения на уровне САПР можно привести задачу синтеза газовых лазеров с заданными характеристиками, рассмотренную в п. 2.6. [c.125]

Математическое описание лазерного локационного сигнала требует учета большого числа разнообразных физических явлений, сопровождающих его генерацию, прохождение через формирующий оптический тракт, распространение в атмосфере, его рассеяние на наблюдаемом объекте и, наконец, регистрацию принимаемого светового излучения. Большинство из этих физических явлений имеет флуктуационный характер, что приводит к необходимости сформулировать адекватную статистическую модель лазерного локационного сигнала. Однако, если попытаться все возможные эффекты учесть в этой модели, то она оказывается чрезвычайно громоздкой и неудобной при проведении необходимых математических исследований как для синтеза оптимальных лазерных локационных систем, так и для анализа их эффективности. [c.7]

В предыдущих главах мы ограничивались в основном анализом и синтезом оптических систем, работающих с некогерентным излучением. Только при рассмотрении некоторых специальных случаев мы переходили к системам, в которых линейно от точки к точке складываются комплексные амплитуды. Несомненно, между этими крайними случаями не должно быть резкого перехода, и, действительно, существует переходная область, известная под названием области частичной когерентности. Совершенное излончение вопросов частичной когерентности вместе с исключительно ценным историческим обзором дается в превосходной книге Борна и Вольфа [1] ). [c.181]

Синтезу оптимальных приемных устройств оптического диапазона и оценке их эффективности посвящен ряд работ. Так, в 141] Получен алгоритм действия оптического приемника при приеме дискретномодулированных по интенсивности сигналов найдено, что оптимальными сигналами с точки зрения максимума отношения сигнал/шум являются сигналы с активной и пассивной паузой. В (44] с некоторыми модификациями решались те же вопросы, что и в [41]. В [21] рассматривался вопрос оптимального разрешения некогерентных сигналов оптического диапазона эта работа тесно связана с обнаружением точечных источников на фоне местности. Недостатком указанных работ является то, что статистические распределения сигнальных и шумовых фотонов задаются априорно, без строгого обоснования. Этого недостатка лишены работы [65, 90], где с квантовых позиций осуществляется подход к решению задач обнаружения и приема сигналов этот подход позволяет определить потенциальные возможности обнаружения и выделения лазерных сигналов, осуществить синтез систем, реализующих эти возможности, найти предельную чувствительность и точность приборов. Методам оценки эффективности и оптимизации локационных систем посвящены работы [23, 24]. Анализ дискретных информационных систем оптического диапазона проводится в [42, 43, 45, 46, 47, 62, 67, 99, 101, 102, 103, 105, 106, 107], где также приведены оценки эффективности этих систем. Однако основополагающими работами в области статистической теории обнаружения и приема оптических сигналов следует считать работы К. Хелстрома [19, 20], где строго с квантовых позиций рассмотрен широкий круг интересных вопросов, введен оператор обнаружения и найден ряд аналитических выражений, позволяющих найти алгоритм обработки сигналов и произвести оценку эффективности систем. Отметим, что указанные работы носят характер журнальных статей и перечень их довольно скромен. Совершенно очевидно, что исследования в области создания статистической теории должны быть значительно расширены. [c.14]

Следует отметить, что наряду с большими ЭВМ оказалось весьма эффективным использование для проектирования оптических систем настольных клавишных ЭВМ с программным управле нием. Основным их преимуществом наряду с малыми габаритами, низкой стоимостью и простотой обслуживания является возможность работы на них самому конструктору в режиме непосредственного доступа, позволяющего просто и оперативно вносить изменения в исходные данные в ходе проектирования. Эти ЭКВМ выполняют действия над десятичными числами с плавающей запятой, с длиной мантиссы 12 десятичных разрядов (б < 10 ). Оперативная память таких ЭВМ составляет до 32 Кбайт (32 тыс. команд или 4000 чисел), имеется внешняя память на магнитной ленте или картах и развитая система команд. Естественно, что операции высших уровней анализа или оптимизации на ЭКВМ выполнять невозможно из-за низкого быстродействия и малого объема памяти, но операции низших уровней анализа, простейшие операции синтеза выполняются на них часто не менее эффективно, чем на больших ЭВМ. [c.14]

Пример синтеза оптической системы с последующей оптимизацией и анализом структуры изображения. В качестве иллюстрации приведем некоторые этапы автоматизированного проектирования широкоугольного гидрообъектива при помощи САПР оптических систем в диалоговом режиме на ЭВМ ЕС-1040 с комплексом алфавитно-цифровых дисплеев ЕС-7906. Угловое поле в пространстве предметов (в воде) объектива равно 2со = 90°, апертура Л о = 0,14 (относительное отверстие 1 3,6). Сначала была синтезирована половинка объектива с помощью набора из поверхностей с заданными свойствами в следующей последовательности [c.253]

Если исключить краевые задачи и проблемы нелинейной оптики, в основе которых лежит электромагнитная теория, а также исследования по физике излучения, где используется квантовая теория и статистическая физика, то можно сказать, что главные разделы радиооптики базируются на операционном методе решения задач с помощью преобразования Фурье. Метод преобразования Фурье применяли уже Релей и Майкельсон на рубеже нашего века. Однако только современная теория распределений, или обобщенных функций, основанная на трудах Л. Шварца (1950—1951 гг.), может рассматриваться как универсальный инструмент, пригодный не только для анализа более или менее классических задач в теории образования изображения и в теории связи, но и для синтеза новых устройств и систем. Матричная формулировка образования изображения с помощью линз и зеркал существенно упростила математи еские методы расчета линз, особенно при использовании электронной вычислительной машины. Оптические аналоговые корреляторы и вычислительные устройства, созданные на основе новых математических обобщений, начинают дополнять превосходящие их нередко по сложности электронные вычислительные машины. В гл. 5 на нескольких примерах показано, как, пользуясь оптическими методами, можно осуществлять операции умножения и [c.16]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...